自動(dòng)過分相控制系統(tǒng)記錄板設(shè)計(jì)

摘 要：針對(duì)目前電力機(jī)車自動(dòng)過分相控制系統(tǒng)不具備相應(yīng)記錄功能以致無法獲知在運(yùn)用中系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)的不足的問題，研制了自動(dòng)過分相控制系統(tǒng)記錄器。以DSP芯片為主控制器來實(shí)現(xiàn)采集和儲(chǔ)存，采用地面分析軟件對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。從實(shí)際運(yùn)行效果看，其性能穩(wěn)定可靠并已大規(guī)模運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：記錄板；自動(dòng)過分相控制系統(tǒng)；DSP

目前，電氣化鐵路自動(dòng)過分相主要有地面開關(guān)自動(dòng)切換方式，柱上開關(guān)自動(dòng)斷電方式和車載自動(dòng)控制過分相方式。其中車載方式投資小、性能好，可靠性高是目前我國鐵路廣泛使用的一種方式。但是系統(tǒng)不具備數(shù)據(jù)記錄功能以致無法獲知在運(yùn)用中的工作數(shù)據(jù)，為故障查找和后期維護(hù)帶來不便，基于此研制了自動(dòng)過分相控制系統(tǒng)記錄器。

1 設(shè)計(jì)方案

硬件設(shè)計(jì)原理：記錄功能使用TI公司的運(yùn)算處理器TMS320F2

812實(shí)現(xiàn)控制功能。

（1）電源部分

記錄板采用PLC輸出的24V電源供電，隔離變換模塊輸出5V電源，用于給USB接口供電。另有兩路高效的開關(guān)電源將5V轉(zhuǎn)換為3.3V、1.9V，供給記錄板其他功能模塊使用。電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)了過壓、過流防護(hù)功能。

（2）自動(dòng)過分相運(yùn)行時(shí)狀態(tài)信息的采集

記錄器通過光電隔離器件將自動(dòng)過分相控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的相關(guān)狀態(tài)信息輸入TMS320F2812并存儲(chǔ)。

（3）機(jī)車TAX2箱中相應(yīng)數(shù)據(jù)的采集

通過RS485總線將機(jī)車車載機(jī)務(wù)TAX2箱中的相關(guān)信息進(jìn)行采集。

（4）存儲(chǔ)介質(zhì)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存方法

記錄板采用大容量掉電數(shù)據(jù)不丟失的存儲(chǔ)單元做存儲(chǔ)介質(zhì)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。采用USB通信手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)。見圖1。

圖1 記錄板硬件設(shè)計(jì)原理框圖

2 硬件設(shè)計(jì)中主要器件的選型

記錄板的硬件選型是在考慮開發(fā)人員能力、開發(fā)成本、開發(fā)周期等因素的基礎(chǔ)上通過對(duì)多套方案的反復(fù)論證確定的。

2.1 主控芯片的選型

針對(duì)主控芯片的選擇，廣泛收集資料，結(jié)合公司已用產(chǎn)品和鐵路上的應(yīng)用情況，提出了51單片機(jī)、DSP以及ARM幾種可選方案，并分別進(jìn)行了評(píng)估。經(jīng)過對(duì)比各芯片的參數(shù)最終選擇DSPTMS320F

2812為本項(xiàng)目的主控芯片。

2.2 存儲(chǔ)芯片的選型

結(jié)合非易失型存儲(chǔ)器件在鐵路上的應(yīng)用情況，初步選定了兩種非易失性器件（NVRAM DS1250W和鐵電FM22L16-55-TG）作為本項(xiàng)目中的存儲(chǔ)芯片的備選。因?yàn)門MS320F2812的外圍接口有19位的地址線和16位的數(shù)據(jù)線，所以其內(nèi)部預(yù)留的1個(gè)存儲(chǔ)空間可以外接512K×16bit的存儲(chǔ)器件（其他幾個(gè)存儲(chǔ)空間被其他器件占用），這樣如果我們采用DS1250W（高8位和低8位各外接1片），從對(duì)芯片接口控制的方便性和開發(fā)效率角度出發(fā)，會(huì)有更好的處理效果。通過反復(fù)分析、論證，最后確定采用DS1250W作為本項(xiàng)目中的存儲(chǔ)芯片。

2.3 USB控制器的選擇

對(duì)于USB控制器的選擇上進(jìn)行了探討并收集了大量的資料，根據(jù)讀寫速度及硬件接口的考慮，并結(jié)合其他產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，最終采用CH376S作為USB控制器。

通過以上的選型過程，最終確定記錄板的硬件配置情況如圖2。

圖2 硬件選型的最終方案

3 結(jié)束語

綜合以上論述及對(duì)設(shè)計(jì)方案多次的實(shí)踐驗(yàn)證，最終研發(fā)出機(jī)車自動(dòng)過分相記錄器，并用于機(jī)車自動(dòng)過分相產(chǎn)品中，這是一個(gè)突破性的創(chuàng)新，其意義深遠(yuǎn)。既使機(jī)車產(chǎn)品功能加強(qiáng)，又提高企業(yè)的產(chǎn)品附加價(jià)值，更給其他產(chǎn)品的研發(fā)帶來了思路上的擴(kuò)展和技術(shù)實(shí)力上的積累。機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)已經(jīng)成為電力機(jī)車不可缺的重要部件。擁有了記錄功能的自動(dòng)過分相控制系統(tǒng)可以將機(jī)車運(yùn)行實(shí)時(shí)的工況數(shù)據(jù)，以及過分相設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息等進(jìn)行保存，可以為機(jī)車相關(guān)設(shè)備的故障查找及問題分析提供充分的數(shù)據(jù)資料和科學(xué)依據(jù)。隨著國家對(duì)鐵路進(jìn)行的大規(guī)模建設(shè)投入，該產(chǎn)品隨之也將會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]姚孝剛.自動(dòng)過分相系統(tǒng)設(shè)計(jì)與改進(jìn)[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2009（7）：41-41.

[2]邱寬民，等.JT1-CZ2000型機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)[M].北京：中國鐵道出版社，2007：20-20+60-61.

作者簡介：康寧（1978-），男，遼寧省沈陽市，沈陽鐵路信號(hào)有限責(zé)任公司，工學(xué)學(xué)士，研究方向：鐵路機(jī)車車載控制類產(chǎn)品的研發(fā)。